12月9日,国际知名科学杂志《自然》子刊《自然通讯》在线刊文显示,中国科学家联合国内外多家单位共同合作,成功破译了“德州驴”基因组,获得国际首个组装到染色体水平的家驴基因组参考图谱。该成果于为马属动物遗传资源保护和利用及家驴基因组育种和遗传改良提供了重要理论支撑。山东省农科院奶牛研究中心为第一完成单位。
驴产业是我国畜牧业中的特色产业,且在世界上具有领先优势。作为中国五大优良驴种之一,“德州驴”个体大、皮厚、出胶率高,是熬制阿胶的上等原料,距今已有300多年的历史。
为深入挖掘“德州驴”的遗传资源,山东省农科院联合东阿阿胶股份有限公司于2014年底联合发起了“德州驴基因组开发及其产业化应用”项目,经过五年多不懈攻关,最终构建了德州驴染色体水平的高质量参考基因组图谱。该参考基因组用到了二代测序(Hiseq sequencing)、三代测序(PacBio sequencing)和染色体构象捕获技术(Hi-C),其Scaffold N50达到93.37 Mb,是目前奇蹄目马属动物中连续性最好的参考基因组。
家驴的起源与驯化历史一直以来存在着争议。该研究团队采集了9个国家的126头家驴、1头非洲野驴和6头亚洲野驴样品,通过全基因组重测序检测了大量的基因组遗传变异,为遗传改良提供了宝贵的资源。通过系统进化分析和主成分分析,可以明确世界上所有家驴均起源于非洲野驴。种群遗传关系分析进一步表明热带非洲家驴群体与非洲野驴关系更紧密,埃及家驴群体次之,表明家驴可能驯化于热带非洲,随后通过埃及扩散到欧洲、中亚及东亚。
全基因组范围的变异位点为研究家驴种群演化历史提供了全面信息。该团队发现家驴在演化早期具有与非洲野驴相似的种群变化历史,而家驴在从非洲野驴中分离出来后,不同群体间仍然具有高度相似的种群演化历史,说明家驴的起源比较单一。父系遗传物质和母系遗传物质对于群体演化历史研究具有重要的价值,研究团队成功组装了家驴的Y染色体并构建了家驴群体父系遗传物质的系统进化树,同时根据线粒体变异位点构建了母系遗传物质的系统进化树。发现父系和母系种群演化间存在很大差异,母系遗传物质中除了索马里野驴成分外还可能存在努比亚野驴成分,父系遗传物质可能在驯化过程中受到人类喜好的影响只来自于少数几个雄性个体。
德州驴基因组不仅为马属动物的起源进化研究提供数据基础,也为优良遗传资源保护和利用、家驴基因组选择育种和遗传改良、家驴分子设计育种提供数据支撑。(记者 王延斌 通讯员 张伟)
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